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如何判断‘尺缩’‘钟慢’的真假？: chenfap 2009-11-25 14:19; 如何判断尺缩钟慢的真假？在网上常常可以看到批判狭义相对论中尺缩钟慢现象是假科学结论的博文。尺缩钟慢现象是真是假？这是个科学问题，应当而且可以由科学研究和科学讨论来解决。实践是检验真理的唯一标准，尺缩钟慢现象的真假也应当由物理实验来进行检验；这方面的物理实验已有一些，但还不够充分，因此我建议有条件、有兴趣的研究者去开展这类物理实验。除了进行实验外，对科学研究也不可缺少的研究方法还有归纳和演绎。本篇博文只着重谈演绎推理。什么是演绎推理? 所谓演绎推理，就是从一般性的前提出发，通过推导即演绎，得出具体陈述或个别结论的过程。演绎推理的前提与结论之间有着必然的联系，只要前提是真的，推理是合乎逻辑的，就一定能得到正确的结论。演绎推理是数学中一种严格的推理方法，其光辉的例子是欧几里得几何学。中国传统文化缺乏比较严密的逻辑推演学，中国古代对事物规律的描述多是采用比喻，而不是逻辑推演。杨振宁先生认为这是近代科学为什么不能在中国产生的原因之一。尺缩钟慢现象就是由演绎推理得出的结论；其逻辑结构是这样的：以狭义相对性原理和光速不变原理为前提推出罗伦兹变换公式，再以罗伦兹变换公式为前提推出尺缩钟慢现象。刚才说过，演绎推理的特点是，只要前提是真的，推理是合乎逻辑的，就一定能得到正确的结论。因此，只要狭义相对性原理和光速不变原理是真的，推理是合乎逻辑的，则所推出的结论就必然正确。目前的情况是：狭义相对性原理没有人怀疑，光速不变原理有人怀疑不正确。只要光速可变和不存在相互作用传播的极限速度（即使超光速存在，只要相互作用传播速度有极限，狭义相对论仍可重建），狭义相对论、罗伦兹变换公式和尺缩钟慢的结论就都不正确。可是，虽然发现可能存在超光速现象，但它的确信度还并不高，而且还不能肯定不存在相互作用传播的极限速度；因此还不能说，狭义相对论、罗伦兹变换公式和尺缩钟慢的结论不正确。应当指出，推导罗伦兹变换公式及尺缩钟慢现象时所用的数学推理是合乎逻辑的。这里需要解释一下，爱因斯坦在他提出狭义相对论的最初论文中，在推出罗伦兹变换公式时存在一些错误，这当然是爱因斯坦的缺点，但这不能否定他发现相对论的功绩。人都要犯错误，爱因斯坦也不例外。但我认为目前学术界公认的狭义相对论的理论体系是完整的、在逻辑结构上是严密的，这是一百年以来几代物理学家所共同建立的理论体系；这也是我所指的狭义相对论的理论体系。我们应当相信这几代物理学家的共同智慧，相信他们的数学推理是合乎逻辑的。要知道，这一百年来正是物理学大发展和科技大发展的时期，如果认为处于这个时期的几代物理学家不仅没有发现狭义相对论的错误，居然连推理都不合乎逻辑，以致要等着让你去纠正，是否太小看了这一百年来物理学的前辈? 总之，尺缩钟慢现象是真是假？是个科学问题，是可以由科学研究和科学讨论来判断和的解决的。如果光速不变原理是真的，则尺缩钟慢现象就客观存在；如果光速可变和不存在相互作用传播的极限速度，则狭义相对论、罗伦兹变换公式和尺缩钟慢的结论就都不正确。目前对光速是否可变和是否存在相互作用传播的极限速度尚都不能肯定，有必要多进行一些实验、观察研究来检验狭义相对论，但不可贸然地扬弃狭义相对论，更没有理由把它打成伪科学、假科学，真宗教。尺缩钟慢现象是真是假？既然是个科学问题，就应按照科学方法来解决，要重事实，重说理，那些打倒、清算、解放之类用于革命暴力的文字不应出现。; 个人分类: 未分类|5686 次阅读|2 个评论

横向多普勒效应与时间延缓效应的矛盾: hunagxingbin 2009-11-17 18:33; 论证了相位不变推得横向多普勒效应为红移是个错误的结论，期刊也不敢发，写电动力学书和讲电动力学课的教授也不肯接受。算自娱自乐吧！窃钩莫若窃国。试试能不能用横向多普勒效应直接把相对论推翻了！若能大家就拍拍手，若不能权当多了个神经病！！呵呵横向多普勒效应描述了两个参照系之间的时间关系。也就是光源固有的振动周期与相对运动的观察者测量到的周期之间的关系。在经典理论中，无论静止观测还是运动观测光源的振动周期都是相同的。而在狭义相对论的理论中，发生了时间延缓，那意思是说：用两个同步静止的钟A与钟B观测运动的钟C则有，钟C经过A时假设三个钟的读数都是0，而当钟C经过B时，则与A、B钟相对静止的观察者发现A、B读数相同，而C的读数却慢了。因此自然地认为，对光源的振动周期的观测也要满足这一时间变慢的关系,即横向多普勒效应为红移。但相对论多普勒效应是从相位不变和洛伦兹变换推导出的，并不满足红移，而是蓝移。为什么会出现这一问题呢？其原因是相对论多普勒效应的模型与时钟模型并不等价。也就是光源不一定就等价为一个时钟C，接收器也不一定就等价为两个时钟A与B。所以不满足时间延缓是很正常的。例如：钟C是观察者，A与B是一个光源的两个部分，整个光源的固有周期为T 0 ,假设光源用T 0 时间发射一个完整的波，则C经过A时开始接收光源开始发出的平面波的波前，C经过B时收到光源发的波尾。所以根据时间延缓很容易算出：接收器感受到的时间周期为T R =T 0 ，所以蓝移是很自然的。先不管蓝移还是红移，因为横向多普勒效应是反映了运动光源的固有振动周期（即光源系的时间）与观察者测量该周期（即观察者系的时间）的关系，也就间接反映了两个参照系之间的时间关系，而要计算出这一周期关系还需要事先知道这两个相对运动的参照系之间的时间关系。有趣的是无论蓝移还是红移：这两个时间关系并不自洽！横向多普勒效应中有趣的时间矛盾在用相位不变推导相对论多普勒效应时，要先使用两个参照系之间的时间关系，当横向多普勒效应为红移时，带撇的光源系内光波从带撇系的原定传播到观察点P的时间为t'，观察者系内观测到的该光波的传播方向是沿着y方向的，传播时间为t。且满足，t=t'。也就是运动系发生的时间间隔t'要大于静止系的时间间隔t，而由此推得的横向多普勒效应却刚好相反即光源在带撇系内的固有振动时间T 0 (相当t ' ）=T R (相当于t)确要小于观测周期T R 。可见，两个参照系之间的时间关系是矛盾的。同样当横向多普勒效应为蓝移时也存在这样的矛盾。这一矛盾不像是简单可以修补的。横向多普勒效应可能在暗示我们：狭义相对论是个错误的理论。其错误的原因就是假定光速不变是不对的。; 个人分类: 未分类|8247 次阅读|0 个评论

牛顿力学中的质点动量和能量概念如何推广到狭义相对论及出现的差异: chenfap 2009-11-16 08:46; 牛顿力学中的质点动量和能量概念如何推广到狭义相对论及出现的差异在上面的论述中，已清楚地说明了如何把牛顿力学中的质点动量和能量概念推广到狭义相对论。但必须强调，在两种理论中，质点动量、能量概念的定义虽然相类似，与动量、能量有关的公式在形式上也相类似，可是，这两种理论在物理实质上是存在差异的，这表现在： 1），在牛顿力学中质点速度、质量、动量、能量和力等概念是在3维空间中定义的，所得到的一些公式也是在3维空间中导出的；在牛顿力学中3维空间与时间是彼此独立的。而在狭义相对论中质点速度、质量、动量、能量和力等概念是在4维时空中定义的，所得到的一些公式也是在4维时空中导出的；在狭义相对论中空间与时间是紧密接合的。虽然在低速情况下，有些狭义相对论中的公式可简化成牛顿力学中的公式，但这只是数学表式的简化，时空的实质并没有改变。 2），在牛顿力学中，动量、动能是独立引入的，两者的性质不同（一为矢量，一为标量），彼此没有直接的关系。而从式（4，5）可以看出，在狭义相对论中4维动量矢量的空间分量相当于牛顿力学中的动量，这个4维动量矢量的时间分量相当于牛顿力学中的能量。故这个 4维动量矢量也被称为动量-能量矢量。在狭义相对论中正如空间与时间是紧密接合的，动量与能量也是紧密接合的。 3），在牛顿力学公式中，不出现静止能量，可以不考虑静止能量；但在狭义相对论公式中必定要出现也必须考虑静止能量。; 个人分类: 未分类|9605 次阅读|0 个评论

物理理论之间是难以包含的: zhulin 2009-11-10 12:53; 甘永超先生强调的光的量子理论能够包含光的经典电磁理论居然找不到一个像样的实验证据，光的量子理论能够包含光的经典电磁理论是错误的这个重要问题，好像同一般认为狭义相对论包含牛顿经典力学（ v 远小于 c ）、广义相对论包含牛顿引力理论（ g 很小）、量子力学包含牛顿经典力学（ h 约为 0 ）相类似。而实际上，这些说法大概只是理论间的定域或层次关系，或一定条件下的数学公式的近似，而非基本概念间逻辑关系。其实每一种有价值的科学理论，都不存在谁包含谁的问题，它们看物质世界的角度不同、基本观念不同、逻辑基元不同，本质上是不可比拟的。比如往往有人说，绝对时空是错误的，可是没有绝对时空意义上的本征时间和本征长度，相对论的相对时空甚至都无法表示出来，更没有客观比较的基础，从而就会失去相对的意义。难道相对时空必须得需要错误的绝对时空才能展现出来吗？那些号称绝对时空是错误的大侠们对此为何都刻意回避呢？; 个人分类: 问题讨论|1417 次阅读|3 个评论

狭义相对论动力学的理论体系，它与牛顿动力学理论体系的对比: chenfap 2009-11-9 13:17; 狭义相对论动力学的理论体系，它与牛顿动力学理论体系的对比在前篇博文《牛顿动力学的理论体系》中，我们已针对牛顿动力学表述了其理论体系。现在仿照牛顿动力学的理论体系并加以推广来表述狭义相对论动力学的理论体系，还将对这两种理论体系进行对比，说明它们的异同。狭义相对论动力学的理论体系大致可以如下表述: 1），对于狭义相对论的时空，时间和空间是紧密结合在一起形成4维时空统一体；时、空往往结合在一起发生改变，一般来说，时间并不独立于空间发生改变，空间也不独立于时间发生改变。; 个人分类: 未分类|5168 次阅读|0 个评论

牛顿动力学的理论体系: chenfap 2009-11-7 12:09; 牛顿动力学的理论体系本博文将表述牛顿动力学的理论体系，下篇博文将仿照牛顿动力学的理论体系并加以推广来表述狭义相对论动力学的理论体系。希望通过这两种理论体系的对比，有助于更好地理解狭义相对论。牛顿力学的理论体系大致可以如下表述: 1），对于牛顿力学的时空，其时间和空间是绝对分离的，空间3维，时间1维，空间是均匀和各向同性的，时间是均匀流逝的。附注：3），中最后一句应改为：在在伽利略变换下，一般来说，任何矢量及其沿座标轴的分量要发生改变。; 个人分类: 未分类|4250 次阅读|0 个评论

汽车-车库佯谬——谁对？谁错？如何判断？(二): chenfap 2009-10-30 13:48; 汽车-车库佯谬谁对？谁错？如何判断？(二) 在博文《汽车-车库佯谬谁对？谁错？如何判断？(一)》中，已介绍了汽车-车库佯谬并提出了两个问题： 1），以地面为参照系，汽车可全部进入车库，以汽车为参照系，汽车不可能全部进入车库。这两个推论，那个正确？那个错误？还是都正确？或都错误？如何判断？ 2），最终结果必然是，汽车全部烧毁成残骸，且残骸均相对地面（或车库）静止。请问汽车残骸位于何处？是全部残骸位于车库之内？还是一部分残骸位于车库之内、另一部分残骸位于车库之外？如何判断？我们还指出了答案：问题1）的答案是，两个推论都是正确的，它们是在不同的参照系得出的结果，并不矛盾；问题2）的答案是，如反冲力较小，在地面观察时，车体无任何部分反冲出车库，则全部残骸位于车库之内，如反冲力较大，在地面观察时，车体有一部分反冲出车库，则一部分残骸位于车库之内、另一部分残骸位于车库之外。在那篇博文中，虽然指出了答案，但没有说明答案是根据什么理由得出来的？本博文就来叙述其理由,并作一些讨论。首先指出，解答问题1）的理论根据是运动尺缩公式和运动物体长度的定义。运动尺缩公式是由洛伦兹变换公式推出来的，而洛伦兹变换公式是狭义相对论的基本结论。因之，如果狭义相对论是正确的，那么洛伦兹变换公式，因而运动尺缩效应便必然是正确的了。必须强调，这种正确性不仅是理论上的，而且是客观上必然会出现的真实情况，是可以通过实验、观察来验证的；这是逻辑关系的必然性。有人也承认狭义相对论正确，但还是认为运动尺缩和运动钟慢不是客观真实情况；这是由于他对狭义相对论的理论体系和逻辑推理认识不够的缘故。在前面的几篇博文中已经说明过，狭义相对论中的运动尺缩和运动钟慢现象之物理根源是由于时间和空间紧密结合在当然，如果狭义相对论的理论不正确，运动尺缩和运动钟慢便不是狭义相对论的理论推论，这两个效应就可能不存在；因此，通过实验来观察运动尺缩和运动钟慢效应是否存在，便可以证实或证伪狭义相对论。钟慢效应的直接实验目前有一些，但还不够充分；尺缩效应的直接实验目前可能还没有。进行这类实验无论对肯定或否定相对论都是需要的。就目前的现状而言，狭义相对论的理论体系（是指百年以来几代物理学家所共同建立的理论体系，而不是指存在缺点和错误的爱因斯坦最初的几篇论文）看来是完整的、在逻辑上是严格的，它已成为近代物理理论上的两大支柱之一；现有的一些实验和观察事实大都是证实狭义相对论而很少是证伪狭义相对论的。因此我认为，可以怀疑相对论（特别是广义相对论），有必要多进行一些实验、观察研究来检验相对论，且可对广义相对论和宇宙学中的部分理论作一些探讨性的改进，但不可贸然地扬弃相对论。问题2）受制于车库有后壁这个条件；如果车库没有后壁，问题2）便不存在，只有问题1）存在。问题2）不单純是个运动尺缩问题，还牵涉到许多物理问题，如碰撞、车体弹性，力在车体中的传播、反冲、燃烧等等。这些问题是很复杂的，目前还不可能通过理论研究来解决，因为相对论热力学还没有建立并且难以建立。但还是可以作些定性分析：当汽车车头与车库后壁开始碰撞时将引起车头爆炸，与此同时，车头将受到车库后壁的反冲力向车后运动。另一方面，在发生爆炸之后，直至整个车体开始相对地面（或车库）静止之时，还有一小段时间（力在车体中的传播也需要时间），汽车的后半部将继续向车库运动而进入车库。于是最后结果不外乎下述两者之一：A），如反冲力较小，在地面观察时，车体无任何部分反冲出车库，则全部残骸位于车库之内; B），如反冲力较大，在地面观察时，车体有一部分反冲出车库，则一部分残骸位于车库之内、另一部分残骸位于车库之外。上述两个可能之中只有其中一个是真实存在的，因为在同一参照系（地面）不可能存在两种不相同的结果。; 个人分类: 未分类|7122 次阅读|0 个评论

为什么不能推翻相对论: zhangshufeng 2009-10-30 10:24; 常看到有各层次人士要（或声称）推翻狭义相对论。出于人道主义考虑，奉劝这些人，放弃这种徒劳之举。为什么？因为，即使狭义相对论有问题（基本可以确定有问题），在目前的科技水平下，要推翻它还办不到。狭义相对论是基于两条假定光速不变、惯性系等效而导出来的，到目前，技术上还做不到对这前提假设证伪，这完全是个实验问题。无论如何，迄今它还是一个好的理论：能够用来解释尽可能多的现象，能做出有效的预言。; 个人分类: 未分类|367 次阅读|3 个评论

汽车-车库佯谬——谁对？谁错？如何判断？(一): chenfap 2009-10-22 07:16; 汽车-车库佯谬谁对？谁错？如何判断？(一) 当汽车车头与车库后壁碰撞后，汽车必发生爆炸；如下图所示：当汽车车头与车库后壁碰撞后，汽车必发生爆炸；如下图所示：按照上述所得的一些推论，可以提出下面两个问题：（一），以地面为参照系，汽车可全部进入车库，以汽车为参照系，汽车不可能全部进入车库。这两个推论，那个正确？那个错误？还是都正确？或都错误？如何判断？（二），最终结果必然是，汽车全部烧毁成残骸，均相对地面（或车库）静止。请问汽车残骸位于何处？是全部残骸位于车库之内？还是一部分残骸位于车库之内、另一部分残骸位于车库之外？如何判断？下面先写出答案。至于答案是怎样判断出来的，下次博文再解释。问题（一）的答案：两个推论都是正确的，它们是在不同的参照系得出的结果，并不矛盾。在同一参照系得出两个不相同的结果，才是矛盾的。问题（二）的答案：全部残骸位于车库之内，之所以如此，是由于当汽车车头与车库后壁碰撞发生爆炸之后，直至整个车体开始相对地面（或车库）静止之时，还有一小段时间，汽车的后半部将继续向车库运动而进入车库；如下图所示：必须注意，最后谈论汽车全部残骸的位置时，采用的是地面参照系，不是原来运动的汽车参照系。因此汽车残骸不可能一部分位于车库之内、另一部分位于车库之外！本博文部分材料取自文献。附图是广告专业大四学生李欢欢帮忙绘制的，谨表示谢意！本博文是一篇科普写作，欢迎转载，但请注明出处！参考文献 P.C.W.Davies,1981, Space and time in modern universe,Cambridge University Press, Cambridge.; 个人分类: 未分类|7485 次阅读|7 个评论

是否定还是突破？: zhulin 2009-10-21 14:56; 许多人说，狭义相对论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。我认为正确的说法应该是，狭义相对论突破了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。在这里，否定与突破，虽然是两字之差，认识却完全不同。否定说认为，绝对时空观被相对论所证伪。突破说认为，狭义相对论不但发现了时空观测上的相对性即相对时空，而且具体确认了绝对时空真正之所在本征时间和本征长度，没有本征时间和本征长度，相对时空就失去了任何意义。在实际认识方面，否定说导致了狭义相对论出现一些列无法解决的矛盾、徉谬，而这些在突破说中却完全不存在。; 个人分类: 问题讨论|974 次阅读|0 个评论

对‘尺缩’和‘钟慢’效应的重新推导: 热度 1 chenfap 2009-10-15 07:06; 对尺缩和钟慢效应的重新推导狭义相对论的尺缩和钟慢效应，在许多介绍狭义相对论的教本中都有讲述。我曾在博文《牛顿力学时空同狭义相对论时空的差异》中，用与通常教本中稍微有些不同的方法，推导过尺缩和钟慢效应。但由于写得匆忙，文中出现了错误，谨向看过那篇博文的网友表示歉意（人老体衰，精力不行了，请网们谅解）。鉴于后续博文还要讨论尺缩和钟慢效应，故重新推导如下：; 个人分类: 未分类|10371 次阅读|5 个评论

再谈‘尺缩’和‘钟慢’的物理根源 (什么叫物理根源?（二）): 热度 3 chenfap 2009-10-13 13:14; 再谈尺缩和钟慢的物理根源 (什么叫物理根源?（二）) 在博文《什么叫物理根源?（一）》中，只讨论了牛顿力学，本博文将讨论狭义相对论。大家知道，狭义相对论系建立在光速不变原理和相对性原理基础之上的；由这两个原理可推出洛伦兹变换，再由洛伦兹变换可导出尺缩和钟慢的效应。于是，光速不变原理和相对性原理是尺缩和钟慢效应所赖以发生的基本规律；因此，按照《什么叫物理根源?（一）》文中对物理根源的解释，光速不变原理和相对性原理应当可以说是尺缩和钟慢效应之物理根源。进一步研究表明，光速不变原理以及相对性原理又都可由下述狭义相对论的时空特性推出。至于相对性原理与时空特性的关联，请参考文献。按照《什么叫物理根源?（一）》文中对物理根源的解释，上述狭义相对论的时空特性当然可以说是光速不变原理和相对性原理之物理根源；而且是尺缩和钟慢效应之更深刻的物理根源。请注意，这些分析让我们在狭义相对论中也看到物理现象的物理根源往往可追究到时空特点。狭义相对论中的尺缩和钟慢效应是理论的推论，推论的前提就是光速不变原理和相对性原理或上述狭义相对论的时空特性；这些前提都是建立在实验基础上的假说。如果这些前提都是正确的，则结论必定正确；即尺缩和钟慢效应必定出现！要尺缩和钟慢效应不出现，除非这些前提是错误的。如何知道这些前提是错误的呢？只有去做实验，加以验证。因此要反对狭义相对论就必须多做实验。参考文献 Landau L. D. and Lifshitz E. M. 1975, The Classical Theory of Fields, Translated by Hamermesh M., Pergamon Press, Oxford. 福克.1965，空间、时间和引力的理论，周培源等译，科学出版社，北京.; 个人分类: 未分类|5753 次阅读|18 个评论

在狭义相对论中，‘运动尺缩’和‘运动钟慢’的物理根源: chenfap 2009-9-25 08:47; 在狭义相对论中，运动尺缩和运动钟慢的物理根源大家都知道，在牛顿力学中，标准尺的长度不因其是否运动而改变，标准钟的快慢也不因其是否运动而改变。究其物理根源，是由于在牛顿力学中，时间和空间是绝对分离的；而且时间的间隔（dt）、空间的间隔（dl或其平方dl2=dx2+dy2+dz2）都是标量，在惯性参照系变换时，这两者的大小都不改变。因之，时间的间隔的不变便导致标准钟的快慢不因其是否运动都不改变；空间的间隔的不变便导致标准尺的长度不因其是否运动都不改变。在狭义相对论中，有运动尺缩和运动钟慢的效应，亦即标准尺的长度会因其运动而改变，标准钟的快慢也会因其运动而改变。为什么与牛顿力学不相同呢？这些效应的物理根源又是什么呢？想一想便不难了解：狭义相对论中的运动尺缩和运动钟慢现象之物理根源是由于时间和空间是紧密结合在一起形成4维时空统一体，在这个 4维时空中，4维时空的间隔（ds或其平方ds2=c2dt2-dx2-dy2-dz2）才是标量， dt和dl只分别是ds的一部分，它们不是标量！因之，在惯性参照系变换时，ds 大小不改变，但dt和dl的大小要改变。于是，dt的大小改变便导致运动钟慢，dl的大小改变便导致运动尺缩。这已在博文《牛顿力学时空同狭义相对论时空的差异》中讲过了。时间和空间是紧密结合在一起形成4维时空统一体，4维时空的间隔ds是个标量，这是一个物理规律，运动尺缩和运动钟慢的效应是这个规律的推论。这个规律是否符合客观实际，必须经由其一些推论（除运动尺缩和运动钟慢效应外，还有许多其它推论）来进行实验验证。已有一些实验验证说明上述规律正确。如果要怀疑上述规律错误，必须进行更多的实验验证，既要有新的实验验证可用以说明上述规律存在错误，还要重复做原有的一些实验验证，看看它们是否做错了和错在那里？只有在进行过更多的实验验证之后，才能确定上述规律是否有错误。可是，现在还没有足够的实验验证来解决这个问题。; 个人分类: 未分类|5390 次阅读|13 个评论

牛顿力学时空同狭义相对论时空的差异: chenfap 2009-9-16 07:25; 牛顿力学时空同狭义相对论时空的差异牛顿时空的主要特点是：1），时间和空间是绝对分离的，2），空间是均匀和各向同性的，时间是均匀流逝的，3），引力相互作用的传播速度是无限大（因为牛顿万有引力定律表明，引力相互作用只与距离有关，便意味着万有引力的传播是瞬息的），牛顿理论并认为光信号和强、弱基本相互作用传播速度大到可视为无限大。狭义相对论时空的主要特点是：1），时间和空间是紧密结合在一起形成时空统一体的， 2），时空整体是均匀和各向同性的，3),光信号以及其它基本相互作用在空间的传播速度都是有限的常数C。用时空度规来描述，可以更深刻的反映时空的特点。对于狭义相对论的时空，在《关于狭义相对论与量子纠缠理论中的几个疑问》那篇博文中，我曾指出爱因斯坦根据相对性原理和光速不变原理推导出洛伦兹变换，从而建立了狭义相对论的理论框架。可是，爱因斯坦在推导出洛伦兹变换的论文中出现了几处错误，这当然是爱因斯坦的缺点；但只凭这些缺点还否定不了狭义相对论。经过 100余年，在几代物理学家的共同努力下，对狭义相对论已经建立了比较完整的理论体系。本文所介绍的便是推导洛伦兹变换的另一种方法。当然狭义相对论也可能不正确，例如，若发现某些信号的传播的速度是无限大，狭义相对论便站不住脚；若发现某些信号的传播的速度有限但大于光速，则狭义相对论就必须修改。我认为现在就开始对这类问题进行一些研究是有益的，例如我在《关于狭义相对论与量子纠缠理论中的几个疑问》那篇博文中所指出过的一些理论和实验研究。最后我觉得还应当强调一下，狭义相对论是否要扬弃或如何修改的问题不是短期内可望解决的。在新的理论没有在广大学术界得到公认之前，还是需要学习和应用狭义相对论。参考文献 Landau L. D. and Lifshitz E. M. 1975, The Classical Theory of Fields, Translated by Hamermesh M., Pergamon Press, Oxford. Schwarz P.M. and Schwarz J.H. 2004,Special Relativity Cambridge University Press ,Cambridge.; 个人分类: 未分类|3258 次阅读|1 个评论

关于狭义相对论与量子纠缠理论中的几个疑问: 热度 1 chenfap 2009-9-6 11:35; 狭义相对论与量子纠缠理论中的几个疑问大家知道，爱因斯坦所建立的狭义相对论的理论基础是相对性原理和光速不变原理。相对性原理表明：整个物质体系的匀速直线运动不影响在该体系中所发生的过程的进行。光速不变原理表明：光速在一切惯性参照系中都为常量c。文献曾指出，光速在一切惯性参照系中都为常量c的特性可由相对性原理推出；为了避免重复，文献把上述光速不变原理修改为光速c是有限的，且是传播信息的最大速度，这可称为光速有限原理（虽然在物理学上没有人这样称呼！）。按照光速有限原理，任何信息传播的速度都不能超过光速，信息传播的最大速度等于光速；例如声速小于光速，而引力相互作用、强相互作用、弱相互作用都是以最大的信号传播速度传播的，也就是说以光速传播的。可是，关于引力相互作用、强相互作用、弱相互作用的传播速度究竟如何？都还缺乏实验根据。爱因斯坦根据相对性原理和光速不变原理推导出洛伦兹变换，从而建立了狭义相对论的理论框架。可是，爱因斯坦在推导出洛伦兹变换的论文中出现了几处错误，这当然是爱因斯坦的缺点；但只凭这些缺点还否定不了狭义相对论。经过 100余年，在几代物理学家的共同努力下，对狭义相对论已经建立了比较完整的理论体系。本博文所指的狭义相对论不是指爱因斯坦初建狭义相对论时的几篇论文，而是指现在物理学界公认的比较完整的理论体系，这可参考文献。然而，狭义相对论是否正确？这个问题还是需要认真研究的，而且已经比较急迫地提到日程上来了。量子纠缠的实验研究发现，处于纠缠状态的粒子之间信息传输的速度远远超出光速，达到光速的10000倍。在天体物理和宇宙学中，一些新观察到的现象也似乎意味着光速可变。如果肯定了光速可变或者肯定了超光速的存在，那么狭义相对论的一个理论基础就动摇了，狭义相对论就必须修改。为了保持狭义相对论的基本精神仍然成立，我们可以把光速有限原理修改为信息传播速度有限原理：信息传播速度是有限的，且存在一个最大的信息传播速度b，bc 。这样，洛伦兹变换以及狭义相对论中的一些其它公式可以保留下来，但要把c改成b。于是，可以提出如下疑问： 1），量子纠缠的信息传输速度b是否有限？是否bc？这须要对量子纠缠进一步进行理论和实验研究。 2），如何能从天体物理和宇宙学中新观察到的现象来肯定光速可变？这须要对天体物理和宇宙学进一步进行理论和实验研究。 3），已进行过一些实验证实了狭义相对论的正确，这些实验是否还有效？必须对这些实验重新审查，进行理论分析，重复原有实验或设计出新的实验，来证实或证伪狭义相对论。只有这些疑问解决了，才能彻底地解答狭义相对论是否要被抛弃或者如何修改的问题。看来这不是短期内可望解决的。参考文献福克.1965，空间、时间和引力的理论，周培源等译，科学出版社，北京. Landau L. D. and Lifshitz E. M. 1975, The Classical Theory of Fields, Translated by Hamermesh M., Pergamon Press, Oxford. 胡宁.1957，电动力学讲义，高等教育出版社，北京.; 个人分类: 未分类|5531 次阅读|5 个评论

广义相对论时空与狭义相对论时空的关系: chenfap 2009-5-26 15:51; 广义相对论时空与狭义相对论时空的关系在前几次博文中，已谈过牛顿时空、狭义相对论时空、广义相对论时空的特点和差别。牛顿时空的主要特点是： 1 ），时间和空间绝对分离， 2 ），光信号传播速度 C 是无限大 ,3), 空间是平直的。狭义相对论时空的主要特点是： 1' ），时间和空间是紧密结合在一起形成时空统一体的， , 2' ），光信号在全空间传播速度是有限的常数 C, 3'), 时空是平直的。广义相对论时空的主要特点是： 1'' ），时间和空间也是紧密结合在一起形成时空的， 2'' ），光信号在空间的局部传播速度是有限的常数 C, 3''), 时空是弯曲的。我们还通过分析说明了 , 从广义相对论出发 , 在弱场低速的条件下 , 虽然广义相对论中的引力场方程变成了牛顿引力理论中的引力场方程，广义相对论中的一个不受其它外力作用的质点在引力场中的运动方程变成了牛顿力学中的质点在引力场中的运动方程 ; 但时空没有改变：（一），时间和空间仍是紧密结合在一起形成时空的，而没有变成时间和空间绝对分离，（二），光信号在空间的传播速度仍是有限的 , 而没有变成无限大 , （三 ), 时空仍是弯曲的而没有变成平直的。也就是说，时空的基本特点没有变（仅在数量上有所变化），只是研究方法（计算公式、结果解释等）变了。本篇博文将研究广义相对论时空与狭义相对论时空的关系，具体地说，打算研究广义相对论的时空能否转变成狭义相对论的时空？转变的条件是什么？以及研究狭义相对论的时空能否转变成广义相对论的时空？转变的条件是什么？细察广义相对论时空与狭义相对论时空的区别，可以发现，最根本的区别在于：广义相对论的时空是弯曲的而狭义相对论时空是平直的。虽然光信号的传播也有所差别，对狭义相对论来说，光信号在全空间传播速度是有限的常数 C, 而对广义相对论来说，光信号只在在空间的局部传播速度是有限的常数 C ；但这全空间和局部空间的的差别也根源于时空是平直还是弯曲。全部自发消失视为它的一个特殊状态 , 显然对于这一特殊状态 , 其宏观情况同微观情况毫无区别 , 因之 N=1 。因此，当一个引力体系自发消失时，其熵将由 S 0 减少至 S =0 ；这是违反热力学第二定律的，故这个自发过程不可能发生。此外，还要指出，在純洛伦兹时空中，必须毫不存在物质场，否则按照广义相对论的场方程，时空便要出现曲率，那就不是純洛伦兹时空了。若时空中毫不存在物质场，就不会有物理现象。在狭义相对论物理学中，是存在物质场（如电磁波、基本粒子都是物质场），是要研究物理现象的。我们所研究的狭义相对论物理学（如 Maxwell 方程、 Dirac 方程等），其时空实际上是广义相对论的伪黎曼时空，只是由于曲率很小，可近似地看为狭义相对论的洛伦兹时空。再看看，洛伦兹时空是否能转变成广义相对论的伪黎曼时空？純洛伦兹时空原是毫不存在物质场的，由于 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律允许物质场能量与引力场能量一正一负共同创生，这种创生只能使熵变化增大，并不违反热力学第二定律，因此在理论上是有可能的。我打算根据这种可能性来建立一种宇宙学，当然它是否正确要看它能否经受实验和观察事实的检验。对这些问题，以后有机会时再谈，本文就不多讲了。; 个人分类: 未分类|5824 次阅读|0 个评论

一个物理学中的“等于还是趋于？”的难题: 热度 1 chenfap 2009-5-17 12:25; 一个物理学中的等于还是趋于？的难题博友鲍得海博士同吴中祥研究员关于无穷循环小数 0.33333 是等于还是趋于 1/3 的讨论，给了我很多启发，使我想到在物理学中的规律或概念也有类似的问题。由于不仅是数值上的问题，而且涉及到出发点不同的规律或概念，所引起的问题和疑惑更多。下面我就提出一个使我感到疑惑难解的问题向诸位博友请教。人们都说，牛顿力学理论和牛顿引力理论是狭义相对论及广义相对论在一定条件下的近似；这里就存在规律之间或概念之间的等于还是趋于？的问题。说牛顿力学理论是狭义相对论在一定条件下的近似，是由于狭义相对论中的也就是广义相对论中的引力场方程变成了牛顿引力理论中的引力场方程，广义相对论中的一个不受其它外力作用的质点在引力场中的运动方程变成了牛顿力学理论中质点在引力场中的运动方程；这是等于还是趋于 ? 或是 ? 大家知道，广义相对论继承了狭义相对论的基本精神，时间与空间也是紧密结合在一起形成时空的，信号（包括光）传播速度也是有限的；当广义相对论中的引力场方程变成了牛顿引力理论中的引力场方程以及广义相对论中的一个不受其它外力作用的质点在引力场中的运动方程变成了牛顿力学理论中质点在引力场中的运动方程之时，也要出现与前述当狭义相对论中的质点动力学方程变成牛顿质点动力学方程之时，所要出现的相同的问题和疑惑，这里就不重复了。下面我们着重谈谈广义相对论的黎曼时空是如何变成牛顿力学理论中的伽利略时空的问题。黎曼时空是弯曲的，伽利略时空是平直的（狭义相对论的即洛伦兹时空也是平直的）。弯曲的时空能变成平直的时空吗？或者反过来问，平直的时空能变成弯曲的时空吗？从式 (3) 来看 , 若物质场的能量密度可以从有变成无、或从无变成有，这种时空的转变似乎是有可能的。上述时空转变在实质上是时空度规张量的转变。可是，我所了解的微分几何，流形上的度规都是给定的；我不知道，在微分几何中，有没有度规可变的理论？我多么希望能有这种理论。我在前些时的博文中，讨论 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律时，多次指出过，这个定律允许物质能量创生。据此我提出了一个关于宇宙可起源的一种可能性的猜想：或许宇宙有可能起源于物质场的能量密度为零的洛伦兹时空，通过物质能量的不断创生而出现物质场的现有分布，并使时空弯曲。如果存在度规可变的微分几何理论，我的这个猜想就有理论依靠。我的这些想法是否有些道理，欢迎博友们评论指正。参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York.; 个人分类: 未分类|5289 次阅读|7 个评论

《相对论》及其发展 (44): 可变系时空多线矢主人 2009-5-6 11:32; 《相对论》及其发展 (44) 43 ．非惯性系，高速运动物体（例如高能粒子、光子等）的牵引运动合成公式和运动特性也都与经典力学和狭义相对论的牵引运动合成公式和运动特性，显著不同 ( 接 (43)) 对于非惯性系，高速运动物体（例如高能粒子、光子等），必须按照反映时空弯曲特性的 4 维时空 1- 线可变轴矢系，建立各牵引运动合成公式。并以 4 维时空可变系的洛仑兹变换取代经典力学 3 维空间的伽利略变换和狭义相对论不变系的洛仑兹变换。因而，其牵引运动合成公式和运动特性，也应从非惯性系和高速运动，这两个方面，与经典力学和狭义相对论的牵引运动合成公式和运动特性显著不同。 ( 未完待续 ); 个人分类: 物理|3224 次阅读|0 个评论

论证《关于电子Lorentz力和能量测量的实验》: zyfnew 2009-3-3 22:27; 个人分类: 未分类|45 次阅读|0 个评论

[小红猪]流光不溢彩: eloa 2009-1-24 23:52; 小红猪小分队发表于 2009-01-22 9:07 原文刊登于《新科学家》2008年10月29日号作者：Mark Buchanan　译者：Sunny0302 Sunny同学是我们的发文编辑，她的另一篇译文可以在这里观看关于爱因斯坦的狭义相对论，有一件奇怪的事情是：即使其中的一个必要假设已经错了，它却仍然如此的准确。Mark Buchanan找到了质能方程（E=MC 2 ）的阴暗面。想象一下，你正在一辆自行车上踩着脚蹬子横穿宇宙。一束可能是由遥远的一颗坍缩星所发出的光线嗖一声与你擦肩而过。那么，当时你和光线彼此接近的速度是多少呢？你那种脚蹬子的速度几乎可以忽略不计了，那么答案就近似等于星空中的光速，大约每秒3亿米。现在，想象某天你终于甩掉了那种只靠脚蹬子的动力系统，而换乘宇宙飞船以1/2的光速平稳的疾驰着，你又迎面碰上了一束光波。现在你们接近的速度是多少呢？当然了，这回应该是你的速度加上光的速度：一共1.5倍光速。错。你们相接近的速度只是等于光速，不管你的速度有多快都不会再多了。这是真的。欢迎光临爱因斯坦狭义相对论的古怪世界，在这里，高速运动的物体将会发生收缩；在这里，时间是如此的扭曲，想讨论关于事件的同时性是毫无意义的。正如爱因斯坦所展现的那样，这些都遵从于光始终以同一速度运动这一事实，不论你怎么看它。真的吗？米歇尔费根鲍姆（Mitchell Feigenbaum），一位工作于纽约洛克菲勒大学的物理学家说：恕我不能赞同。有一群研究者坚持认为爱因斯坦的理论不管历史和教科书怎么说与光毫无关系，费根鲍姆是其中最新涌现出的但是却最突出的一位。它不仅是毫无必要的，他说，而且这个理论中绝对没有它存在的空间。还有呢？费根鲍姆在arXiv上发表的一篇未经同行审查的论文上宣称：只要相对论之父，伽利略伽利莱能在17世纪时多了解一些现代数学，他很可能已经和爱因斯坦走得一样远了。（ http://www.arxiv.org/abs/0806.1234 ）伽利略的思想已经有400年之久了，他说，但是它们仍然极其有力。不用其它多余的知识，就已经能从它们中推导出爱因斯坦的相对论了。（arxiv：一个收集数学、物理学、计算机科学与生物学论文预印本的网站。由物理学家保罗金斯巴格在1991年建立，原意在收集物理学的论文预印本，随后括及天文、数学等领域。资料来源： http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=ArXivvariant=zh-cn －－译注）这种阐述引起了其它物理学家的思考。有人说，按着费根鲍姆的论点再向前一步，我们可能早就该看清物理学发展的道路了，它不光通向爱因斯坦的相对论，也通向宇宙膨胀理论甚至可能通向加速膨胀理论我们可能根本不必经历引领我们通向现在这些结论的知识剧变。讨论聚焦于爱因斯坦在1905阐明他的狭义相对论时所提出的两个假设。第一个是毫无争议的：应用于静止或者匀速运动物体的物理定律应该是一致的。（这里指的是物理学的最基本原理之一：相对性原理物理定律在一切参考系中都具有相同的形式。当然，爱因斯坦最早提出来时它只适用于经典力学，后来爱因斯坦将它推广到了电磁学，而后引力现象也包含了进来。译注）比如，我站着不动，而你正乘坐着一辆速度衡定、沿直线行驶换句话说，匀速，的火车经过。对火车上的你来说，移动的是我才对。但是实际上谁相对于谁是真的在运动着并无关系：虽然感觉上，速度依赖于一个人的视角，但支配运动的物理定律是相同的。这是由伽利略在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中提出的相对性原理，他在1632年发表这篇论文，其中关于哥白尼日心说的讨论把他自己置于了天主教会的热锅里。伽利略描述了一个在船中的乘客，只要船的运动状态保持不变，并且不会以这样或那样的方式发生波动，那么乘客将无法辨别船是在运动的还是静止不动的。这个比拟是针对一些置疑他的人们，那些人坚信地球不可能是运动着的，因为他们从来没有过任何感觉。伽利略的相对性原理在近250年的时间里都作用得很好。直到苏格兰物理学家詹姆士克拉克麦斯韦尔在19世纪得出了他的电磁理论时，它才遇到了障碍。麦克斯韦方程清楚的表明，光是一种波并且以恒定速度运动着。但奇怪的是，这些方程没有提到这种速度是以谁的角度观察（也就是以什么为参照物）而测量得到的。像所有优秀的物理理论一样，如果麦斯韦尔的理论遵循着伽利略的规则，应该适用于所有情况，这就有问题了。如果我们不知道在这个方程中是谁测量了光速，我们又怎么修正它以使其适用于从其它观测视角呢？爱因斯坦的意思是：我们用不着。面对麦斯韦尔理论的成功，他在伽利略的第一假设后面，简单的添加了一个第二假设：那就是，相对于任何一个观察者，光都以一个相同的速度运动。这第二假设是爱因斯坦的长度收缩（当物体在运动时，在运动的那个轴向，会产生收缩译注）和时间膨胀（当物体运动时，它内部所有一切的物理化学变化反应都会变慢译注）等等古怪物理理论的源头。再往下稍微想一想，它就导出了质量和能量在著名的方程式E=MC 2 中体现的等值关系。现在的争论和物理上的正误无关，相对论已被无数的实验证实了。争论的焦点是：如果不把光提升到它高得不正常的基础地位上，我们能否得到相同的结论。大卫莫明（David Mermin）在纽约州伊萨卡的康纳尔大学中教了30年相对论，照他的说法，我们能；且物理学家对此已有共识，尽管这种转变还没有得到更广泛的接受。所有的教科书都是在爱因斯坦的法则上教授相对论的，他说，其实，相对论似乎总要跟光扯上关系这件事是一种极其广泛的误解。两年前，费根鲍姆关于相对论逻辑的疑惑将他引向了伽利略的《对话》一书。这本书简直是一种震撼，他说，当我读完全书时，我想：如果我们认真对待他所说的事情的话，我们能够得出结果？于是，他坐下来开始沿着伽利略的思路开始计算，所不同的是他运用的是今天更为复杂的数学知识。他从一个简单的场景开始：你正站着观察你的朋友弗兰克，他乘着一辆时速50公里向东行驶的火车从你面前经过。而另一方面，弗兰克正看着凯特在他面前以50公里的时速向北退去。费根鲍姆的问题很简单：在你眼中凯特的运动是如何的呢？看起来，凯特相对于你的速度自然应该是弗兰克相对于你的速度和凯特相对于弗兰克速度的叠加。也就是说，弗兰克既然看着凯特向北退去，那么同时凯特还需要保持和弗兰克相同的速度向东运动，这就意味着，从你固定的视点看去，她的运动是朝向东北的。但是，现在交换一下弗兰克和凯特的运动。弗兰克相对于你向着北边以时速50公里运动，而凯特相对于弗兰克以50公里的时速向东运动。这应该不会影响凯特相对于你是怎么运动的你还是看到她朝着东北方向运动。伽利略当然可能得出过这样的结论。爱因斯坦为使光速保持恒定而引入了时空弯曲的概念，这又使得运动叠加的规则变得不那么简单了。但是事实上，费根鲍姆说，伽利略和爱因斯坦都忽略了一个数学上惊人的细节一个使得爱因斯坦的第二个假设变得多余的细节。它是这样的：如果弗兰克的世界是与你的世界对齐的也就是说如果北面和东面对于弗兰克和你的视点是同样的方向而凯特的世界也类似的对齐于弗兰克的世界，你也许就会认为凯特与你的世界是对齐的。问题就是，单就数学逻辑来说,这个结论并不能成立。尽管显得奇怪，但事实可能是这样的：凯特的世界相对于你的世界是旋转了角度的即使她与弗兰克的世界完全对齐，而弗兰克又与你的世界完全对齐。意思是，当你看着凯特向着东北方向高速运动时，你可能还会看到她相对于她运动的方向朝左或朝右微微倾斜。你所观测到的凯特运动的偏转方向取决于你和弗兰克以及弗兰克和凯特之间的相对运动。光在相对论中不仅仅是不必要的，而且在这个理论中根本没有它的空间。这种可能的旋转意义深远。如果忽略掉它们，伽利略的相对性原理就跑出来了；如果允许它们，运算结果就变得非常不同：爱因斯坦相对论中混乱的时空观浮现出来，它具有一个绝对的最大速度，任何独立的相对速度之和都不能超越它。这些偏转很难理解，费根鲍姆说，但是它们是物理学的源泉。费根鲍姆强调，他不是第一个质疑爱因斯坦的第二假设的人，也不是第一个想到这种奇异旋转的人。就算这样，这还是让莫明印象深刻。米奇推出这个理论的方式非常复杂，他说，但是偏转的部分则以一种自然和优美的方式浮现出来了。这结果颠倒了爱因斯坦相对论的历史逻辑。爱因斯坦从光的性质推导出来的时空的扭曲实际上源于更基础的理论，源于纯粹的数学考量。光在相对论中的特殊地位是一次历史上的意外：它仅仅是我们遇到的第一个（而且也是最明显的一个）以宇宙允许的最大速度运行的现象。爱因斯坦的相对论跟光毫无关系这个想法可能会相当有用。首先，即便有人证明光子光的最小粒子单位有质量的话，结果也不会令人震惊。我们知道光子的质量是非常小的，小于10的负49次方克。只要光子有质量，那就意味着我们关于电和磁场的理解是错误的，而且电荷有可能是不守恒的。那已经够麻烦了，更何况有质量的光子还可能给第二假设带来大麻烦，因为一个有质量的光子未必总以同样的速度运动。同很多物理学家的信念相费根鲍姆的研究显示，这与相对论未必矛盾。费根鲍姆的想法对于更正这个错误概念很有帮助，在意大利，科莫的伊苏布利亚大学（University of Insubria）的物理学家赛乔卡西亚托利（Sergio Cacciatori）说。他提出，沿着相似的方向进一步思考可能会揭示出更多宇宙的奥秘。他与俄罗斯莫斯科的兰道理论物理研究所的同事维托利奥戈里尼（Vittorio Gorini）和亚历山大卡门西奇克（Alexander Kamenshchik）合作，一起探索了将费根鲍姆关于叠加运动的结论运用于位置的改变时所得出的结果。（ http://www.arxiv.org/abs/0807.3009 ）如果你在两次连续位移后的位置取决于位移的先后顺序，又会是怎样的呢？在我们生活的世界里，现实差不多相当于下面这个例子：如果你向前走20步再向左走10步，跟你以相同的步幅先向左走10步再向前走20步，到达的位置是一模一样的。然而，在宇宙的广阔标尺下，相同的假设可能就是个危险的误导了。它相当于要求宇宙有个平整的、欧几里德式的形状一个像我们的直观环境一样的地方，在这里平行线永远不会相交并且三角形的内角之和是180度。卡西亚托利和他的同事们指出，抛开这个假设，事情看起来就非常不一样了。宇宙并不平整，也不是欧几里德式的，而是在自身内部发生弯曲，所产生的形状类似球体表面，比如地球(球面不是欧几里德空间，欧几里德空间的根本性质是它的平面性，还存在非欧几里德性质的其它空间译注)在那里，经度方向的平行线相交于两极点，并且三角形的内角和要大于180度。这个发现之所以重要是因为有助于解决一个关于宇宙形状（还有命运）的长久辩论。回到1916年，爱因斯坦将牛顿的万有引力理论引入了狭义相对论，创造出了一个统一的重力理论，它被称为广义相对论。广义相对论预示出质量和能量弯曲了空间和时间，而且质量和能量的分布也决定了宇宙的几何形态。可预言的结局当爱因斯坦将这些想法运用于计算整个宇宙的力学时，结果非常古怪：宇宙中的引力使得它的结构变得如此扭曲，以致于它无法保持稳定，并且在自身内部发生了塌缩。为了避开这个令人沮丧而且明显是无稽的结论，爱因斯坦为他的广义相对论蕴酿了一个新的物理量，即宇宙常量，用以抵消重力并创造一个静态的稳定的宇宙。这个宇宙的形状弯曲，并且内部封闭相当像一个四维球体的三维表面。爱因斯坦的常量很短命。在1929年，埃德文哈勃发现了遥远星系正在远离地球的证据，暗示出整个宇宙是在不断膨胀的。面对这个否定了静态宇宙的证据，爱因斯坦坦言引入宇宙常量是他的巨大失误。然而，就在最近，宇宙常量又重回热议。起因是天文学家们在过去几十年间积累起的诸多证据从一些极其遥远超新星上的不期然的暗淡中，从宇宙微波背景辐射中，还有大爆炸的余焰中这一切都证明了宇宙的膨胀正在加速。这种加速看起来正需要当初让爱因斯坦提出宇宙常数的反重力效应。戈里尼说，讽刺的是，我们早就应该明白，宇宙常量的想法是合理的。只要顺着相对论的数学原理到达它的逻辑结论，并允许用不同方式叠加位移，我们就能发现空间中必然有一个在宇宙常量作用下产生的曲率。它仅仅是沿着数学逻辑而得到的，与质量的分布毫不相关。那么，假使我们当初信任数学推理，我们可能在很早之前就预言出宇宙的动向吗？戈里尼认为就是这样的。他提出德国数学家赫尔曼闵可夫斯基（1864-1909，四维时空理论创立者，曾是爱因斯坦的老师译注）在他1908年发表关于相对论的演讲时，距离探索这些位移效应已经很接近了。如果他这么做了，戈里尼说，物理学家们就可能在广义相对论的发展或哈勃发现星体红移之前，就已经知道了宇宙是在膨胀，并且膨胀是在加速的了。在1968年，法国尼斯大学的物理学家亨利巴客莱（Henri Bacry）和让－马克列维－勒庞（Jean-Marc Levy-LeBond）从第一原理预言到了一个宇宙常量的存在(数学物理学刊，第九卷，1605页)。他们的工作已经预示出了费根鲍姆和戈里尼及其同事们的工作，只是还是不引人注目很大程度上是因为宇宙常量那时已经过气了。与现下流行的科学风向相反，对于那些研究者们来说，要对宇宙动态做出预言是一次大胆的跳跃；对于几个世纪前的伽利略来说，更是如此。爱因斯坦，这个物理学革命的先锋，可能会对浮现的图景露出一丝苦笑。这座他建立起来的令人惊叹的新物理学大厦依然不可动摇，而它的逻辑基础已经被极大的巩固了。同时，数学的力量在解码宇宙之谜的过程中仍旧令人惊讶：就像物理学家尤金维格纳（美籍匈牙利物理学家，1902-1995）所说的那样：数学那不可思议的功用是世上最为深邃的谜团之一。译后注：这篇文章的思路有点乱，总结下来是这样的：阐述了光根本不应该搅和到狭义相对论里，因为我们可以用纯粹的数学方法推倒出存在一个最大而无法超越的速度光速。爱因斯坦本不用为了他的狭义相对论提出光速不变这个第二原理的。继而表现并讨论了数学在探索这些问题时发散出的魅力。为了翻译本文查阅了WIKI中关于狭义、广义相对论以及相关许多物理、数学知识方面的所有内容，重看了《时间简史》和量子物理史，甚至在看The Big Bang 时都能联想起它但是仍然感觉很不踏实，毕竟不是理论物理专业，生怕某些地方翻得有误甚至违反了常识。在此呼吁这方面的专家出面，大力批评指正或是做些解释，多谢了！（校对同呼吁。。。这文真难）; 个人分类: 小红猪翻译小分队|1547 次阅读|0 个评论

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标签: 狭义相对论

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